EUR  |  Košík 0 ks
Cihla

Výroba cihel – cesta z hliníku do pece


RNDr. Jiří Hejhálek, Jan Fiala, 13.10.2019
405 vidělo         4 se líbí




Visuté zahrady babylonské, jeden ze sedmi divů světa; Velká čínská zeď, největší stavba na světě; Hagia Sofia, jeden z nejkrásnějších kostelů, který byl kdy postaven; středověký hrad Malbork v Polsku, jenž dosahuje velikosti malého města; konstrukce Tádž Mahal v Indii; nezapomenutelný mrakodrap Chrysler Building v New Yorku. Všechny tyto budovy mají jedno společné: materiálem, ze kterého byly postaveny, jsou cihly – jeden z nejuniverzálnějších materiálů, který je lidstvu znám.


Na první pohled by se mohlo zdát, že jde o materiál běžný, a tedy jednoduchý, ne-li triviální. Avšak není tomu tak. Materiálovým základem cihly je cihlářská hlína, což je látka mazlavé až mastné konzistence v barvě od žluté, žlutočervené až po tmavě šedou. Geologicky jde o čtvrtohorní spraš nebo její druhotnou usazeninu, z níž byl časem vyluhován uhličitan vápenatý (CaCO3). Hlavní složkou je jemný křemitý prach (křemen, živec a slída) a jíl. Dále to jsou takzvané cicváry, hrudky vápence (CaCO3). Žluté až žlutočervené zbarvení způsobují oxidy železa.


Cihlářská hlína vyniká i jako úrodná zemědělská půda, a máme-li být úplní, cihly z dosloužilé cihlové stavby lze po namletí nebo drcení opět s úspěchem vrátit do půdy. Ložiska cihlářské hlíny se nacházejí na celém území České republiky; v místě její těžby pro stavební účely vznikaly dříve hliníky (hliniště), později cihelny.


Vždy ale platí, že každé ložisko cihlářské hlíny je specifické, co se týče materiálového složení, a specifický je tudíž i výrobní postup od zpracování vstupních surovin až po teplotu a rychlost výpalu cihel. Proto se výrobní postupy v různých cihelnách v různých detailech liší a jsou předmětem výrobního tajemství.


Podíváme-li se na cihly z pohledu výroby či základních kroků, které je zapotřebí k jejich zhotovení vykonat, zjistíme, že se základní postupy s časem příliš nemění. Obecný a hrubý technologický postup je stovky, možná tisíce let stále stejný – nejprve vytěžíme správný typ hlíny, tu následně zpracujeme do mazlavé, ale netekuté hmoty, z té vytvarujeme budoucí cihlu a tu usušíme a pak i vypálíme. Po vychladnutí vypálené cihly, které musíme řídit (a zejména neuspěchat), jsme hotovi ji expedovat. Už jsme ale naznačili, že pokud půjdeme do hloubky jednotlivých kroků či procesů při výrobě nebo budeme-li srovnávat cihly pro různé účely a použití nebo když jen „půjdeme“ od cihelny k cihelně, zaznamenáme vždy větší či menší rozdíly. Technologické rozdíly plynou i z rostoucí šíře sortimentu. Ještě v roce 1985 bylo v České republice pouze čtyři až pět základních typů cihel. Dnes, o pouhých několik desítek let později, jich je více než sto, a započítáme-li do toho i možnost výroby dle požadavků odběratele, je jejich počet prakticky nekonečný.


Pokrok ve výrobě cihel


Barva cihel se dnes již neřeší glazováním, jako tomu bylo v minulosti, ale pomocí barevných přísad. Oxidy železa zbarvují cihlu do červena, ale přidat se může i světle šedý mangan, zlato, stříbro či molybden. Dvoubarevná cihla se dělá pomocí hořáků, jež aplikují oheň přímo na samotný výrobek, a tím v místě použití vytvářejí tmavší odstín. Cihly lze vyrábět i v libovolných velikostech, pevnostech a s různými vlastnostmi.



Možná si říkáte, že cihla je tak tradičním stavebním materiálem, že vás v tomto ohledu už nemůže nic překvapit. Jenže i z tohoto materiálu může vzejít spousta netradičních staveb. Chcete se o nich něco dozvědět? Začtěte se do třetího čísla časopisu INTRO.


Technologie výroby cihel


Těžba cihlářské hlíny


Kvalitu cihel výrazně ovlivňuje hlína, ze které se vyrábí. Co všechno musí obsahovat a v jakém poměru, je výrobním tajemstvím jednotlivých firem. V zásadě lze ale říci, že se kontroluje přibližně deset různých prvků, které mají na cihlu velký vliv. Jejich obsah má dopad na výslednou pevnost, tepelnou setrvačnost, zvukovou neprůzvučnost a tepelněizolační vlastnosti.


Příprava a zpracování


Po vytěžení se hlína zpracovává, připravuje a doplňuje o vhodné přísady. Zatímco dříve bylo příměsí pouze pár a z 99 % se přidávaly pouze kvůli zlepšení procesu lisování a výpalu, dnes jich je několikanásobně více a mají vliv i na spoustu dalších vlastností. S výjimkou chemie, která většinou ovlivňuje pouze barvu výrobku, má každá z přísad nejen pozitivní vlastnosti, ale i vlastnosti negativní. Přidá-li se kupříkladu jeden druh ostřiva, zlepší se sušicí proces a proces výpalu. Přidají-li se piliny, zlepší se proces pálení a výsledný produkt získá lepší tepelněizolační vlastnosti. V obou případech však cihly ztratí část své pevnosti.


Příměsi se přidávají rovnoměrně, aby jich bylo v každém místě výrobku stejně. Některé typy se pro stejnoměrné promíchání přidávají již před mletím, zatímco jiné druhy přísad – zejména chemie – se řeší pomocí roztoků později. Jakmile se materiál vhodně smíchá a navlhčí, mele se a lisuje. Mokré mletí probíhá v několika válcích, které jednotlivá zrnka připraví na velikost menší než jeden milimetr. Poté směs putuje do lisu. Zde vzniká hmota, která je stlačena tak, aby měla uvnitř optimum volného prostoru (vzduchových bublin). Není cílem ji stlačit co nejvíce, ale tak, abychom získali požadovanou pevnost cihly a zároveň aby byly zachovány porozita a kapilární cesty, které výrobek potřebuje při sušení.


Lisem je velký mlýn podobný mlýnku na maso. Je v něm i stejné šnekové kolo, ale při ústí lisu je takzvaný rámeček udávající finální vzhled výrobku. Z lisu vyjíždí homogenní hmota, která se na výstupu krájí zakaleným ocelovým drátem. Vzniká nepálená cihla, jež se následně přesouvá do sušárny a pece.


Sušení


Sušení nevypálených cihel probíhá na sušárenských vozech projíždějících sušárnou. Smyslem tohoto kroku je zbavit cihly vlhkosti. Pokud by se to nepovedlo a výrobek se poslal do pece dříve, začala by se z něj při výpalu uvolňovat pára a cihla by se roztrhla. Proto u některých firem může trvat sušicí proces i několik dní.


Výpal cihel


Zatímco dříve byl proces vypalování extrémně náročný na obsluhu, dnes tomu tak již není. V minulosti se teplota nezjišťovala pomocí teploměrů, protože žádné takové, které by vydržely teplotu v peci, neexistovaly. Vše bylo dáno zkušenostmi, množstvím paliva a časem. V dnešních tunelových pecích vše hlídají čidla a člověk je v zásadě jen dozorový orgán, který kontroluje, zda stroje dělají to, co mají. Zkušení cihláři však dokážou na základě průběžného monitoringu teplot a stupně slinutí mírně upravovat teplotu a rychlost cihel v tunelové peci tak, aby eliminovali rozptyl v chemickém složení vstupních surovin a docílili optimálního výpalu cihel. Tunelové pece jsou v České republice dlouhé od 66 do 250 metrů a vypalované cihly se v nich pomalu posouvají. Křivka výpalu je v podstatě klasická parabola. Cihly, které do pece na začátku vjíždí, mají na vstupu teplotu kolem 30 °C a s každým dalším metrem posunu se jejich teplota zvyšuje. Čím kratší pec, tím větší nárůst teploty, větší teplotní šok a menší prostor pro příměsi.



Cihly přesně na míru?


S novými technologiemi je teoreticky možné vyrobit jakoukoli cihlu s téměř jakýmikoli parametry. Cihláři za tímto účelem přidávají do cihlářské hlíny až osm anorganických a organických přísad, kterými mohou doladit její složení tak, aby docílili optimálních výsledků. Vlastně jediným důvodem, proč cihláři nedodávají řešení přesně na míru konkrétnímu zákazníkovi, je pouze cena a uplatnění na trhu. Tunelová pec je totiž poměrně velký prostor, kterým neustále projíždějí cihly. Změní-li se podmínky uvnitř tohoto prostoru, změní se vlastnosti všech výrobků a počkat si na nově nastavené podmínky je časově i finančně náročné. Například v cihelně Štěrboholy, kde je tunelová pec dlouhá jen 66 metrů, jde přibližně o 50 tisíc kusů plných cihel.


Nosné cihly


Únosnost a dlouhodobá životnost byl vlastně prvotní požadavek, který byl na cihlu kladen. Rozměrově opakovatelná a v čase stálá cihla umožnila velký rozvoj architektury, ať už se to týkalo reprezentativních staveb vládnoucích vrstev starověkých populací, nebo později i menších staveb financovaných chudšími investory.


Pohledové cihly


Cihlu lze vypálit i tak tvrdě, aby byla (takřka) zcela nenasákavá a dlouhá desetiletí či století odolávala v zimě i nejtužším mrazům. Dnes bývá žádána hlavně jako dekorativní venkovní, ale i interiérový obklad, který i nyní, a možná právě nyní, působí velmi elegantně či vznešeně. Tyto cihly, někdy se jim říká „zvonivky“ nebo „klinkerovky“, dnes zdobí řadu historických i současných staveb od průmyslových, společenských a náboženských až po rodinné domy.


Akustické cihly


Vedle nosné a pohledové funkce se s postupem času objevily další požadavky ryze užitné povahy. Velmi důležitá byla schopnost cihlového zdiva nepřenášet zvuky mezi prostory, které zeď odděluje. Tento požadavek se rychle vyvinul v důležitý obor zvaný stavební akustika, jež je nejen pro studenty architektonických a stavebních studií obtížně srozumitelná. A to především pro vlnovou povahu šíření zvuku založenou na rezonancích a sdílení zvuku mezi vzduchem a tuhými konstrukcemi. A také pro komplikovaný doprovodný matematický aparát. Klasická pálená cihla o rozměrech 290 × 140 × 65 milimetrů může být při klasickém zdění na „tlustou“ maltu dobrým prvkem akustické ochrany. Vnější zvuková vlna se z větší části absorbuje a mění v teplo, zbytek její energie se pak v cihle šíří na jiných frekvencích. A i ta se z větší části mění v teplo na rozhraní cihly a malty nebo cihly a vzduchu. Platí, že zdivo má tím větší pohltivost zvuku, čím více obsahuje přechodů vzduch/cihla, cihla/malta atp. Na druhé straně ale neplatí, že čím je zdivo těžší, tím více izoluje venkovní zvuky. Přesné tvrzení je, že těžké zdivo nepřenáší (ale tlumí!) příliš nízké venkovní zvukové kmitočty, jejichž energii přeměňuje v teplo.


Cihly s tepelně technickými vlastnostmi


V poslední době se cihly stávají plnohodnotnou součástí tepelné ochrany budov. Tou byly v podstatě už od starověku, a to pro svoji velkou tepelněakumulační schopnost.


Tepelná akumulace


Akumulace znamená, že aby se těžký cihlový materiál ohřál jen o několik stupňů Celsia, pojme obrovské množství energie (tepla). Tímto teplem pak dlouho zásobuje interiér domu a stabilizuje jeho teplotu. Ve starých cihelných stavbách se obvodové zdi ve dne nikdy nestačily ohřát sluncem tak, aby v noci vytápěly interiér. Když se k tomu přidá tradiční jižní bílý nátěr venkovní fasády, který velkou část dopadajícího slunečního světla odrazí, zaznamenáme uvnitř starobylých cihlových staveb i v parném létě a ve dne i v noci příjemný chládek asi do 25 °C.


Tepelná izolace


Snaha o co nejnižší zimní ztráty tepla, která je v subtropické a tropické oblasti zbytečná, vedla středoevropské cihláře k novému řešení:



  1. cihelný střep dutinových cihel pro obvodové zdění je významně vylehčen vysokou porézností, která zvyšuje jeho schopnost izolovat teplo,



  2. do dutin cihel je pak vložena tepelná izolace, která umocní schopnost cihly tepelně izolovat.




Cihláři tak jako první ukázali, že podstatnou část tepla, které prostupuje dutinovou cihlou, přenáší tepelné záření, což eliminuje vycpání dutin cihel tepelnou izolací.


Obvodové cihelné zdivo tím získalo schopnost výborně izolovat teplo až na úrovni pasivního domu a zároveň si podrželo schopnost velké tepelné akumulace, která přináší stálou vnitřní teplotu. Je ideální, když tyto doplňující se hodnoty účinkují spolu v jedné cihle.



Umění vybrat


V ČR máme k dispozici velmi bohatý sortiment cihel od různých výrobců, které se často shodují svými stavebními rozměry, ale mohou se lišit svojí pevností, akustickými nebo tepelněizolačními vlastnostmi. Investor, architekt, projektant i stavební firma by měli jejich výběru věnovat velkou pozornost, aby volba padla na ty cihly, jež se pro daný účel hodí nejlépe.


V roce 1989 se v Československu nacházelo asi 117 cihelen. Dnes je to 18 aktivních cihelen, které vyrábějí pod čtyřmi firemními značkami a jsou zastoupeny v Cihlářském svazu Čech a Moravy.






FacebookSdílet
Líbil se vám článek? Nemusíte dávat like, dejte nám
o tom vědět kliknutím na ikonku srdce.
Facebook






Podobné články







< zpět na přehled článků


Co je nového



Chcete-li dostávat čerstvé informace a získat přístup k vybraným placeným článkům pro předplatitele,
můžete se zdarma zaregistrovat k odběru našeho newsletteru a z odběru se kdykoli odhlásit.


xČtenář     xFirma
Tento web používá cookies - více informací. Pokračováním souhlasíte s jejich použitím.